□中国水利水电科学研究院
黄淮海流域作为２１世纪前１０年我国新的经济快速增长地区，具有联东促西、优势互补、功能协调、协同发展的有利条件，既是西部大开发战略实施的“桥头堡”，又是西部大开发的可靠后方，在国家粮食安全、能源、原材料工业和城市化发展等方面拥有无可替代的作用。目前黄淮海流域的耕地和ｇｄｐ占全国的１／３左右，１９９０～１９９７年间的粮食增产量占全国总增产量的７９％，而水资源总量仅占全国的７．２％，人均水资源量４６５立方米，远低于国际公认的人均水资源危机线。海河、淮河、黄河三流域的地表水现状开发利用消耗率已分别达到７８％、３７％和７２％，都已超过或是接近４０％以下的开发利用率安全警戒线，是我国水资源与经济社会最不适应、供需矛盾最突出的地区。更有甚者，由于气候变化和人类活动的影响，近２０年来黄淮海流域水资源呈现明显的衰减趋势。２０世纪８０年代以来至今，海河流域１９８０～１９９９年年均降水量比１９５６～１９７９年年均降水量减少１２．８％，而同期地表水天然径流量衰减１７３亿立方米，较１９５６～１９７９年平均值减少４０％，远高于降水量减小的幅度。即使在同等降水条件下，流域产水量在总体上也呈减少趋势，如淮河流域１９５６～１９９８年多年平均降水量与１９５６～１９７９年均值差别不大，而多年平均径流量还是比１９５６～１９７９年系列减少了１９％。黄淮海流域天然径流量的衰减进一步加剧了供需失衡矛盾和形成水资源危机的潜在威胁。
在上述两方面因素的共同驱动下，２０世纪８０年代以来黄淮海流域出现长时间、大范围、深程度的缺水，并加剧了城市与农村、工业与农业、经济与生态之间的用水竞争。突出的区位优势和相对薄弱的水资源条件，形成了黄淮海流域可持续发展过程中的主要矛盾。
实践证明，要提高黄淮海流域水资源承载能力，实现区域水资源可持续利用，必须处理好所面临的十个基本关系，即：国民经济用水、生活用水与生态用水的关系，黄淮海三流域间的水量调配关系，当地水利用与跨流域调水的关系，地表水利用与地下水利用的关系，常规水源与非常规水源的关系，城市用水与农村用水的关系，平水年供水与特枯水年供水的关系，生产力布局调整与节约用水的关系，水资源开发利用与保护的关系，管理措施与工程措施的关系。只有在流域水事活动实践过程中正确处理好以上十大关系，才能切实提高黄淮海高强度用水区域水资源承载能力，实现区域水资源可持续利用对区域的可持续发展的有效支撑。
一、区域水资源配置的理论与方法
水资源合理配置是指：在特定流域或区域范围内，按照系统、有效、公平和可持续利用原则，遵循自然规律和经济规律，对有限的、不同形式的水资源，通过工程与非工程措施，在生活、生产和生态用水之间进行科学分配。
本次研究在可持续性、有效性、公平性、系统性等水资源合理配置原则的指导下，提出了面向区域经济社会可持续发展和流域水资源可持续利用的黄淮海流域水资源合理配置理论与方法，可以概括为“一种模式，两个层面，三次平衡，四横三纵，五类配置，六个准则”，即在统一的用水竞争模式基础上研究水资源配置问题；在国民经济用水过程和流域水资源循环转化过程两个层面上分析水量亏缺问题；进行以现状供水能力为基础的水资源供需一次平衡、以当地水资源承载能力为基础的水资源供需二次平衡、以外调水和当地水补偿利用为基础的水资源供需三次平衡；在以长江、淮河、黄河、海河四大江河为东西向的四条横线，南水北调东线、中线、西线为南北向的三条纵线的整体格局上进行黄淮海流域的水资源整体配置；采用水资源空间配置、时间配置、供水目标配置、水量配置和水质配置五类手段，实现国民经济用水和生态保护用水的兼顾；按照人均水资源利用量逐步趋近的准则、以现状用水为基础逐步调整的准则、高效用水者优先配水的准则、缺水程度大体相近的准则、投资优先的准则、产水优先的准则，客观公正有效地提出用水量调整方案建议。最后本报告还提出了包括社会合理性、经济合理性、生态环境合理性、工程效率合理性在内的流域水资源配置合理性的系统判别准则，整体构成了流域水资源配置合理性的评价体系。
本次研究所提出的多流域水资源合理配置的理论与方法，是现代水资源规划理论和方法上的重要进展，不仅对本地区水资源规划有着积极的指导作用，而且对于今后全国水资源总体规划有重大的理论价值。
二、水资源开发利用现状分析与现状区域缺水量的认定
（一）水资源及其开发利用现状分析
２０００年黄淮海流域总人口４．３８亿人，其中城镇人口１．４４亿，国民生产总值（ｇｄｐ）约３．１万亿元，工业总产值为４．５万亿元，灌溉面积０．２３亿ｈｍ２。２０００年全国平均降水量６３３ｍｍ，属平水年。同年海河流域平均降水量４９０ｍｍ，比常年少９．４％，水资源总量２７０亿立方米，比常年减少３６．０％；淮河流域属偏丰年，平均降水量９３６ｍｍ，比常年多１１．１％，水资源总量１２３３亿立方米，比常年增加２８．３％；黄河流域属枯水年，平均降水量３８１ｍｍ，比常年少１５．１％，水资源总量５６６亿立方米，比常年减少２３．９％。
２０００年黄淮海流域总供水量１３４７亿立方米，其中地表水供水量为７６６亿立方米，地下水供水量为５７５亿立方米；２０００年总用水量为１３４１亿立方米，其中农田灌溉用水９０３亿立方米，林牧渔业用水６８亿立方米，工业用水２２２亿立方米，生活用水１４９亿立方米。根据上述流域水资源量和供用水量来看，２０００年海河、淮河和黄河流域地表水控制利用率分别为７８％、３７％和７２％，按相关国际标准，仅从资源角度看，海河流域和黄河流域均是用水高度紧张地区，淮河流域为用水中高度紧张地区。
２０００年黄河、海河和淮河流域符合和优于ⅲ类的河长分别占４６．７％、３４．９％、２６．２％。黄淮海流域河流污染河段（劣于ⅳ类）达５４％，高于全国平均１３．５个百分点；海河、淮河流域约一半河段水质劣于ｖ类。海河和淮河已无ｉ类水，且ｉｉ类水所占比重也较低。可以看出，黄淮海流域水质状况整体堪忧。
（二）１９８０年以来供用水变化趋势分析
黄淮海流域１９８０年以来供水量增长相对缓慢，２０年来共增加７６亿立方米，其中地表水供水下降了９０亿立方米，地下水供水增长了１６０亿立方米，年增长率仅为０．３１％，而同期全国为１．１１％。说明在水资源开发利用程度超过区域水资源的循环更新能力后，无论是加大地表水的开发利用程度，还是加大地下水的开发利用程度，都不会有效增加区域供水的总能力，但却大大加大了水资源开发利用的边际成本，同时引发严重的生态环境问题。１９８０～２０００年黄淮海流域用水变化与供水变化一致，即总量增加不大，其中农业用水有所下降，工业和生活用水则增加较快，反映了区域的工业化与城市化进程和用水结构调整进程。２０００年黄淮海流域工业和生活用水比１９８０年分别增长了１倍，年均增长率分别为３．３％和３．５％，而同期全国分别为４．７％和３．７％，黄淮海流域接近但仍低于全国平均水平，说明这一地区的工业与生活节水也取得了相当成效。值得注意的是，自２０世纪９０年代以来，工业用水增长明显变缓，这表明由于供水制约以及大力进行节水型工业经济结构调整，黄淮海流域工业用水增长趋势减缓并向“零增长”方向发展。
（三）流域缺水状态的识别和现状缺水量的认定
现状缺水量的认定是区域水资源合理配置的基础和前提。在本次流域缺水状态识别过程中，将缺水分为国民经济缺水和生态环境缺水两大类型，在现状缺水量的具体认定上，抓住主要缺水矛盾进行计算分析，如在国民经济缺水中忽略了具有突发性和临时性特征的城市生活与工业缺水的定量分析，重点计算了非充分灌溉下的农业缺水，在生态缺水主要包括地下水超采、城市和灌区下游的湖泊洼淀缺水和枯季河道断流和入海水量的减少三大部分。可以看出，上述一系列约束条件下界定的流域现状缺水量是流域最小缺水量。
依据上述计算口径，黄淮海流域现状国民经济缺水量１８０亿立方米，生态环境缺水量２４２亿立方米，两者间重复计算的地下水超采量为１１７亿立方米。在国民经济缺水量中农业缺水量为６３亿立方米，以地下水超采等形式挤占生态环境用水１１７亿立方米；在地域上按城乡划分，现状城市缺水７４亿立方米，农村地区缺水１０６亿立方米。在生态环境缺水量中，入海水量亏缺１０２亿立方米，河湖湿地缺水２７亿立方米，深浅层地下水超采量１１３亿立方米。
从缺水的分布和深度来看，黄淮海流域呈区域性严重缺水状况。在中等干旱年份，有４４％的三级区、７０万ｋｍ２的面积、１．３亿的人口面临缺水甚至严重缺水状况；其中以海河流域缺水最为严重，缺水面积和人口分别占其全流域的７０％和７３％。按人均缺水量计算，海河流域中等干旱年份人均缺水量达８２立方米，即使是平水年也超过７０立方米。淮河缺水虽没有海河严重，但在中等干旱年份人均缺水量超过５０立方米的人口高达２９００万。黄河局部地区也存在较严重的缺水现象。此外，黄淮海流域城市供水系统缺乏安全保障，黄淮海重点城市在特殊干旱年份或连续干旱年份，缺水率均超过３０％，甚至高达５０％，已大大超过供水安全的危机线。
三、区域水资源供需平衡分析
（一）以现状供水能力为基础的一次供需平衡分析
为充分暴露未来社会发展进程中的水资源供需矛盾，确定未来可能出现的最大缺口，本次研究还定量分析在无新增供水和节水等工程投入的情形下区域水资源供需前景，即一次供需平衡分析，以此作为识别各种开源和节流措施对减小供需缺口贡献率的基础。
在供水项的具体计算过程中，适当考虑了人类活动所引起的区域水资源演变，扣除现状实际供水中非正常的供水手段增加的供水量，包括地下水超采量、超标污水利用量和超指标引水量，但没有考虑治污挖潜的增供水量；在需水方面，国民经济发展的增量部分考虑区域产业结构调整，但没有计入节水的投入与作用。
在一次供需平衡的实际操作过程中，除城市环境用水、水土保持林业用水需求等传统计入国民经济需水专项外，生态用水需求不参与一次供需平衡，而在计算现状供水能力中加以考虑。一次供需平衡分析结果表明：ｐ＝５０％条件下，黄淮海流域一次供需平衡现状年缺水１５５亿立方米，缺水率为１０％，２０１０和２０３０水平年的缺口扩大到３９９亿立方米和６７５亿立方米。ｐ＝７５％条件下，由于用水需求的增加，黄淮海流域一次供需平衡缺口较平水年进一步加大，现状、２０１０和２０３０水平年的缺口分别扩大到２１０亿立方米、４３７亿立方米和６９５亿立方米。
由于黄淮海三流域的水文特性不一样，海河和黄河流域平水年和中等干旱年的缺水差异不大，而淮河流域处于气候过渡带，平水年和中等干旱年缺水差异较大。因此，在本课题的供需平衡中，海河流域和黄河流域以平水年情况为基础，淮河流域以中等干旱年情况为基础，将不同频率的需水、供水和缺水放在一起进行分析。这样处理，能够基本反映实际情况，也较为能够体现同一工程体系对不同流域的水资源保障条件。
混合频率下，２０１０和２０３０水平年黄淮海流域最小供需缺口分别为４２２亿立方米和６８４亿立方米，其中城市部分的供需缺口分别为２１４亿立方米和３７４亿立方米。
（二）基于当地水资源承载力的二次供需平衡分析
在区域水事活动实践当中，当供水水源受到限制和水价达到一定高度时，节水将成为必然选择；而随综合国力和生活水平的提高，也会加大对废污水处理和回用的力度。因此未来不同水平年实际的供需平衡是在一次平衡的基础上计入节水、治污、当地水挖潜对解决供需缺口的作用与贡献后的平衡，即二次供需平衡。二次供需平衡的具体操作就是在一次平衡分析的基础上，立足于当地水资源，在需求侧通过各项节流措施进一步压缩需求的增长速度，通过水价的调整和管理措施的增强来抑制需求的增长等；在供给侧通过治污提高用水水质的同时增加当地的可利用水量，通过当地水资源开源进一步挖掘区域内供水潜力等。可以看出，二次平衡下的供需缺口实质上是在充分发挥当地水资源承载力条件下仍然不能解决的矛盾缺口，这一矛盾的解决，依靠区域内手段在经济技术等方面难以实现，而必须通过区域外的途径来解决，如实行跨流域调水等。
通过对黄淮海流域各项开源节流措施的综合分析，２０１０和２０３０水平年，黄淮海流域的总节水量分别为１１５亿立方米和１８８亿立方米，依靠节水可分别减少总缺水量的２７．２％和２７．４％；通过治污挖潜可分别新增供水量６２亿立方米和１４２亿立方米，将解决当年缺水总量的１４．７％和２０．７％。可以看出，在充分进行了当地减需、增供和治污回用的基础上，２０１０和２０３０水平年的节水和治污挖潜水量分别为１７７亿立方米和３３０亿立方米，对缺口的贡献率为４１．９％和４８．１％，尚有２４５亿立方米和３５５亿立方米的供需缺口不能解决，占总缺水量的５８．１％和５１．９％；其中城市部分国民经济的缺水量分别为１１０亿立方米和２０１亿立方米。
需要说明的是，在上述供需分析的需水预测中，为真实反映未来区域需水增长趋势，体现充分节水思想，工业用水增长根据经贸委等六部委《关于加强工业节水工作的意见》，增长率控制在１．２％以内；农业用水通过种植结构调整和推行节水灌溉保持总量稳定；生活用水综合考虑了城镇化和生活水平提高及节约用水。显然，上述二次供需平衡分析已经充分发挥了当地水资源承载能力，其供需缺口的解决只能依靠外流域调水来实现，从而为南水北调需调水量的确定提供了基本依据。
四、南水北调总体布局与基于外调水的三次供需平衡分析
（一）南水北调工程
跨流域调水同节水、治污等措施一样，都是保障黄淮海流域水资源可持续利用的有效途径。通过势在必行的南水北调工程可构建我国“四横三纵”的水资源总体配置体系，实现水资源地域上的南北调配、东西互济，以水资源的可持续发展来支撑区域经济的稳定增长，同时维系并逐步改善区域生态环境状况。南水北调工程主要供水目的是满足受水区城市生活和工业用水需求，同时兼顾农业和生态用水。事实上，南水北调工程除对受水区城市进行直接补水以外，还通过各种置换和调配措施对受水区内和受水区外其他用水部门进行间接补水，从而提高了黄淮海流域整体用水保证率。
经过近５０年的勘测、规划和研究，在分析比较５０多种规划方案的基础上，现已初步形成了南水北调东线、中线、西线三条调水线路。其中东线工程可利用大量现有河道、湖泊和水利工程，具体实施既可以向北逐段延伸，也可以先通后畅，在技术上不存在难题，且具有综合利用效益。东线工程存在的问题主要包括水污染防治、提水运行费用较高和运行管理比较复杂等问题。中线工程地理位置优越，是解决京、津、冀、豫及鄂北地区干旱缺水的较好方案，全线自流引水，运行费用低。中线工程水源地丹江口水库水质优良，新开输水渠道和现有河（渠）均采用立交方式，用水质量标准有保证。京、津两市及河北、河南两省对兴建中线工程都积极支持，有利于工程的实施。中线工程存在的主要问题包括可调水量潜在不足、加高大坝移民人数较多、沿线工程防洪安全等问题。西线工程调水入黄河上游，覆盖面大，但工程和技术上均存在较大困难，对相关问题仍需作进一步研究分析。
总体来说，南水北调工程的三条调水线路既有各自主要的供水目标和合理的供水范围，又是一个有机整体，可共同实现我国北方地区的水资源优化配置。从地理位置来看，以上南水北调各工程线路的规划供水范围，除西线工程的供水范围相对较为独立外，东线工程和中线工程的供水范围有一定的重合，即天津市和黑龙港运东地区既可由东线工程供水又可由中线工程供水。而通过水资源的优化配置和联合调度，特别是通过适当调整黄河水量分配，南水北调来水与北方东、中、西部水资源可以实现相互补偿。
（二）南水北调合理调水量的确定
南水北调工程是实现黄淮海流域水资源合理配置的骨架工程，由于成本原因，如果没有特殊政策的扶持，外调水只能以供给城市为主，而难以直接向农业供水；同时受自然条件的约束，东线和中线工程仅能向海河流域和淮河流域供水，而难以直接向黄河流域大范围供水。但由于城市和农村之间、流域和流域之间存在的紧密水利联系，上述问题一定程度上可以通过退水和水量调配两种方式间接缓解，从而将南水北调受益范围进一步扩大到农村和黄河流域，实现更大范围的水资源合理配置。
供水目标和供水范围是确定需调水量和调水规模的二元向量因子。本次研究主要针对南水北调东、中线工程，通过对大量供水目标和可能供水范围的综合分析，产生了较为合理的四种供水目标和三类供水范围，作为生成供水方案的基础。四种供水目标从小到大依次是：一、单纯满足受水区城市用水需求；二、在满足受水区城市用水需求的同时利用引江水对城市引黄水量进行调配；三、在目标二的基础上进一步利用引江水对部分引黄灌溉水量进行调配；四、满足受水区城市和农业用水总需求。三类供水范围从大至小依次是：一、可能供水的最大范围，涉及７省、４１个地级市、７３个县级市和２１９个县；二、在第一类供水范围内去掉山区县，涉及７个省、４１个地级市、６３个县级市和１９５个县；三、在第二类供水范围的基础上，将中线工程输水干渠以西的山前区排除在外，同时河南省水资源条件比较好的地区或距离干渠较远的地区也不纳入供水区，涉及７个省、３９个地级市、５８个县级市和１７９个县。
通过对四种供水目标、三类供水范围组成的方案集合进一步综合比选，形成了南水北调东、中线工程应当满足的基本供水方案和能更好地适应区域可持续发展要求的推荐供水方案，其中基本方案是供水目标一和供水范围二组合，推荐方案是供水目标二和供水范围二组合。对各供水方案，按照距离的远近确定沿程输水损失，最终折算为东、中线始端的需调水量。对南水北调东线工程提出推荐调水规模２０１０年为６６亿～７５亿立方米，２０３０年为９６亿～１０５亿立方米。在综合考虑水利工程的滞后效应、来水风险和增量供水的投入—产出三方面因素后，南水北调中线工程的推荐调水规模为９２亿～１０１亿立方米。南水北调西线一期工程调水规模为黄委西线工程规划推荐的２０２０年调水４０亿立方米。在南水北调工程作用下，黄淮海流域总缺水量较调水前有明显的降低。随着南水北调工程的逐步实施，相对于本次研究推荐的调水方案，２０１０和２０３０水平年的缺水量分别由原来的２４５亿立方米和３５５亿立方米减少到１３３亿立方米和１５３亿立方米。
对比和分析三次供需平衡后黄淮海流域的缺水状况，可以发现实施南水北调工程后，黄淮海流域整体缺水状况明显缓解的同时，各流域的缺水程度对比关系也发生了微妙的变化。如果不实行水量调配，黄河流域成为黄淮海流域缺水最为严重的流域，而假如采纳推荐调水方案，２０３０年海河、淮河和黄河流域缺水率与缺水最严重的海河流域各二级区缺水率趋于一致。由此可以看出，引黄、引滦水量的调配符合水资源合理配置的理念，同时也验证了本次推荐方案的合理性。另外在二级流域的缺水分布上，总体来看，在缺水形势整体缓解的大背景下，黄淮海三流域的二级流域缺水分布基本延续了原有格局，从而充分保障了南水北调工程的总体利用的高效性。
本次研究表明，南水北调工程的基本功效主要体现在三方面，其一是缓解了区域缺水形势，保障了区域可持续发展；其二是置换出挤占生态用水份额，防止生态环境进一步恶化；其三是缓解了下一时段节水、治污和生态保护的用水压力，为黄淮海流域建立节水型社会赢得了宝贵时间。
五、南水北调对黄淮海流域的保障促进作用与相关情景分析
南水北调工程目（下转第４７页）（上接第４２页）的是为构筑黄淮海流域可持续发展战略的水资源保障体系，其战略作用还充分体现在对区域特殊情景下所具有的基本保障作用和对农业、生态的全面促进作用。此外，本次研究为客观描述黄淮海流域水资源情势和南水北调工程，还专门对黄淮海流域水资源衰减进行了相关灵敏度分析，并对南水北调东、中线工程存在的风险进行了探讨。期望通过正反两方面研究，形成对南水北调工程以及黄淮海流域水资源态势全面深入的认识。通过相关情景分析，主要得到以下结论：
１．通过南水北调工程的直接调水和新增退水，特枯年份黄淮海流域不仅缺水率有了较明显降低，更为重要的是能满足区域最基本生活、生产和生态用水需求，为特殊情景下的区域可持续发展提供了基本保障。
２．为保障我国粮食安全，今后３０年内全国粮食近４０％的增量仍然需要黄淮海流域承担，但黄淮海流域受水资源条件胁迫，粮食生产已经受到极大制约，在实施调水条件下，通过缓解消除城市用水挤占农业用水和城市退水补给农业两种方式，南水北调工程的直接增产效益折合成标准粮食为１７７亿千克，加上其他广泛的间接作用，基本可以实现全国粮食安全需求目标。
３．按本研究所确定的合理调水规模，海河流域单元内深层和浅层地下水超采问题基本得到解决，水系生态环境问题也有较大程度的改善，２０３０年基本能够实现既定环境保护目标，但对于入海水量无明显增加，河口生态环境不会有太大改善。
４．黄淮海流域未来的可供水量和缺水率对区域来水衰减表现出较高的敏感性，尤其是黄河流域，较小幅度的衰减将可能引起深程度大面积的缺水，客观上进一步加剧未来水资源供需紧张情势，但淮河流域径流小幅度的衰减对供水和缺水状况几乎没有影响。
５．南水北调工程的风险主要包括水量风险、水质风险、工程风险和经济风险等，在规划和运行过程中应当加强相应的风险管理。
６．在各种主要配置措施的单方水投资当中，节水最为经济，污水处理及其回用次之，但污水处理回用具有良好的生态环境效益，再次是南水北调工程。然而对于南水北调受水区来说，本报告所提出的２０１０水平年节水规模，从经济上与外调水相比已经没有优势。南水北调工程各条线路中，东线相对较经济，中线次之，西线成本较高。
六、相关建议
黄淮海流域水资源合理配置与南水北调工程，是关系我国经济建设全局的重大举措，将有力促进区域生产力的发展，为实现这一目标，需要在生产关系方面同步进行调整，为此本次研究提出以下建议：
①将水资源合理配置、调水工程建设与改革水管理体制统一考虑。
②实现有偿使用的水资源使用权的初始分配。
③建立合理水价形成机制和水价体系。
④实行对农业节水灌溉的补贴制度。
⑤建立有效的节水管理和运行机制。
⑥制定有效保护水资源的法规。
来源：《中国水利》 2003年1月